白垩系地层立井冻结壁与井壁共同作用分析

摘要

随着国家西部大开发战略的进一步实施，西部主要产煤地区掀起了一轮新的建井高潮。但西部地区矿井井筒主要穿越的是白垩系地层，第四系表土层一般不超过30m。至今为止，由于对白垩系地层的认识不足和缺乏施工经验，在相继施工的几个矿井中，井筒在冻结法施工中发生了淹井事故，给井筒安全及矿井建设造成重大影响。在白垩系地层采用冻结法凿井中，目前面临着诸多新的认识和需要解决的技术问题。
　　 本文以内蒙泊江海子矿为研究背景，以白垩系地层冻结工法凿井中的“两壁”问题为主线，通过理论分析、现场实测和数值模拟对冻结壁和井壁相互作用的温度场、应力场进行了探索性研究。通过研究，获得了各个阶段冻结壁和井壁的温度场变化情况及其相互作用规律、井简冻结外层井壁受力特征及其沿深度的分布规律和白垩系地层冻结压力随深度变化关系的线性方程：P=0.00138H+1.0065MPa(P为冻结压力，H为地层深度，m)。
　　 课题的研究探索了我国西部白垩系地层冻结井筒外层井壁荷载取值，并成功的应用到泊江海子矿白垩系地层井壁的优化设计中。在实测中，获得了爆破作用在井壁外边缘的荷载大小和井筒爆破作业的工作面安全距离等参数。